一種基于宏指令的數(shù)控加工進(jìn)度采集方法

1、一種基于宏指令的數(shù)控加工進(jìn)度采集方法0 引言在網(wǎng)絡(luò)化集成制造中，底層機(jī)床的加工信息占有很重要地位，沒(méi)有這些信息，消費(fèi)管理和調(diào)度過(guò)程的優(yōu)化無(wú)法完成。操作人員管理和操作多臺(tái)數(shù)控機(jī)床進(jìn)展加工時(shí)，需要隨時(shí)掌握加工進(jìn)度，以便在一些特殊工步后，對(duì)工件進(jìn)展尺寸檢測(cè)后再繼續(xù)加工；對(duì)于模具等復(fù)雜工件和大型工件加工，多為單件或小批量加工，加工時(shí)間較長(zhǎng)，簡(jiǎn)單的工件件數(shù)統(tǒng)計(jì)已經(jīng)滿足不了消費(fèi)管理優(yōu)化的需求，也要求獲取工件加工進(jìn)度信息。操作與管理人員掌握工件加工進(jìn)度信息，對(duì)于確保加工任務(wù)的按時(shí)按需完成，輔助時(shí)間的縮短，消費(fèi)管理及調(diào)度過(guò)程的優(yōu)化，機(jī)床利用率的進(jìn)步目前，工件消費(fèi)進(jìn)度自動(dòng)識(shí)別與跟蹤的研究與應(yīng)用比較多，它們主要利

2、用CCD 采集圖像監(jiān)控整個(gè)加工過(guò)程、監(jiān)控功率曲線獲取加工進(jìn)度信息以及人工觀測(cè)統(tǒng)計(jì)工件的加工進(jìn)度。機(jī)械加工車間的消費(fèi)加工環(huán)境復(fù)雜，如多塵、多灰、多油，此時(shí)采用傳統(tǒng)方法CCD 長(zhǎng)期對(duì)現(xiàn)場(chǎng)加工信息進(jìn)展采集，其結(jié)果往往存在偏向。CCD 與監(jiān)控功率曲線均需要傳感器、采集卡等硬件，增加了設(shè)備支出。企業(yè)普遍采用的人工統(tǒng)計(jì)加工進(jìn)度方法，它受人為因素制約，難以保證統(tǒng)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。目前，有研究通過(guò)監(jiān)控NC 程序的執(zhí)行監(jiān)控加工進(jìn)度，但僅限于統(tǒng)計(jì)各指令的執(zhí)行次數(shù)及時(shí)間，不能提供詳盡準(zhǔn)確的加工進(jìn)度信息。考慮到加工進(jìn)度信息采集的準(zhǔn)確性，實(shí)時(shí)性，方便的應(yīng)用性及設(shè)備支出，本文提出一種基于宏指令數(shù)控加工進(jìn)度采集方法。

3、加工前在NC 程序中嵌入包含加工進(jìn)度信息的程序段，加工時(shí)機(jī)床上傳工件加工進(jìn)度信息至本地終端及效勞器，供相關(guān)制造系統(tǒng)訪問(wèn)調(diào)用。這種方法實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工中工件進(jìn)度信息的自動(dòng)采集, 有效地支持網(wǎng)絡(luò)化制造中的制造系統(tǒng)對(duì)工件加工進(jìn)度信息的動(dòng)態(tài)提取，提升企業(yè)信息化集成的敏捷及準(zhǔn)確才能。1 NC 代碼構(gòu)造及特點(diǎn)與數(shù)控機(jī)床工件加工進(jìn)度采集的提出一般而言，完好的數(shù)控加工程序由四個(gè)部分組成：程序開(kāi)始符及完畢符，程序號(hào)，程序內(nèi)容假設(shè)干程序段，程序完畢。一個(gè)程序段完成一個(gè)動(dòng)作，如快退，定位，直線或圓弧插補(bǔ)，也可實(shí)現(xiàn)一種功能，如調(diào)用子程序，完成多孔加工。但目前數(shù)控代碼還沒(méi)一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)數(shù)控系統(tǒng)消費(fèi)廠家都有自己的一套標(biāo)

4、準(zhǔn)，雖然大都根據(jù)ISO 標(biāo)準(zhǔn)，但一般均有擴(kuò)展。不同廠家，會(huì)有不同的擴(kuò)展指令；同一廠家不同類型數(shù)控系統(tǒng)，擴(kuò)展指令也不同。但對(duì)于同一類系統(tǒng)，它們根本功能大同小異，如數(shù)控銑床系統(tǒng)，其根本功能均支持快速定位、直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、及換刀等。利用數(shù)控代碼對(duì)加工進(jìn)度進(jìn)展判斷，必須先解釋NC 代碼的語(yǔ)意，而不同數(shù)控系統(tǒng)指令不盡一樣，為了適應(yīng)不同的數(shù)控指令系統(tǒng)，不僅需要對(duì)通用的根底指令解釋分析，而且要對(duì)不同數(shù)控系統(tǒng)擴(kuò)展指令進(jìn)展解釋分析。FUNAC 及HAAS 等數(shù)控系統(tǒng)具有外部通信指令DPRNT，可以指定向外部設(shè)備實(shí)時(shí)輸出數(shù)據(jù)。加工前按2.4 所示格式指定加工進(jìn)度相關(guān)數(shù)據(jù)并通過(guò)外部通信宏指令嵌入到NC 程序，加

5、工時(shí)數(shù)控機(jī)床通過(guò)串口RS232 和企業(yè)局域網(wǎng)上傳工件加工進(jìn)度信息至本地終端及效勞器的數(shù)據(jù)庫(kù)。這種方法減少了采集設(shè)備支出，排除環(huán)境及人為因素干擾，可以準(zhǔn)確無(wú)誤地掌握工件加工進(jìn)度信息。2 數(shù)控加工進(jìn)度信息采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)采用 Visual C+為開(kāi)發(fā)工具編制用戶界面，實(shí)現(xiàn)與機(jī)床通信，初始設(shè)置，數(shù)據(jù)處理，添加嵌入進(jìn)度信息的指令，進(jìn)度顯示及數(shù)據(jù)上傳共享等功能。本系統(tǒng)主要針對(duì)FUNAC Oi-MA,FUNAC Oi-MB, FUNAC Oi-T, HAAS 等系統(tǒng)，可根據(jù)用戶需要擴(kuò)展，添加支持其他系統(tǒng)擴(kuò)展指令動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，實(shí)現(xiàn)多種數(shù)控系統(tǒng)的集成。查看淺探利用空氣和土壤換熱系統(tǒng)。2.1 工件加工進(jìn)度信息采集系

6、統(tǒng)的工作流程，用戶首先進(jìn)展初始設(shè)置，選擇機(jī)床系統(tǒng)類型，批量，單件，配置工藝規(guī)劃信息及通信參數(shù)等；采集系統(tǒng)讀入NC 文件(本地或從機(jī)床上傳到本地), 調(diào)用加工進(jìn)度信息嵌入模塊在NC 文件中嵌入包含加工進(jìn)度信息的指令，修改后的NC 文件通過(guò)RS232 串口下載至數(shù)控機(jī)床；加工時(shí)工件的加工進(jìn)度信息通過(guò)外部通信宏指令由機(jī)床發(fā)送到采集系統(tǒng)，系統(tǒng)進(jìn)展數(shù)據(jù)處理，最終進(jìn)度信息在本地終端顯示并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳至企業(yè)效勞器的數(shù)據(jù)庫(kù)，供企業(yè)消費(fèi)部門和車間調(diào)度室等需要部門查詢及調(diào)用。2.2 NC 程序中加工進(jìn)度信息的嵌入為了在加工過(guò)程中采集系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地從機(jī)床接收工件加工進(jìn)度信息，需要準(zhǔn)確地識(shí)別及嵌入NC 程序的加

7、工進(jìn)度信息，這也是數(shù)控加工進(jìn)度信息采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。NC 文件中加工進(jìn)度信息的嵌入流程 所示，它說(shuō)明了加工進(jìn)度信息的判斷及嵌入過(guò)程。下面對(duì)該流程做出說(shuō)明：1)NC 文件。本地或從機(jī)床下載的NC 文件。2)預(yù)處理。分行讀入NC 文件，逐行存儲(chǔ)。3)通用指令語(yǔ)意分析。分析通用的數(shù)控指令語(yǔ)意。記錄每條G 指令的起始、終止位置及插補(bǔ)方式；根據(jù)初始設(shè)置模塊中設(shè)置的工藝參數(shù)和對(duì)加工進(jìn)度有影響的GM 碼及相關(guān)TFSXYZR 等信息初步判斷其加工開(kāi)始、加工停頓、換刀動(dòng)作、加工類型、粗精加工等。4)輪廓斷定。根據(jù)G 指令執(zhí)行前后位置坐標(biāo)及插補(bǔ)方式斷定輪廓形狀，如直線、逆時(shí)針圓弧、順時(shí)針圓弧。5)擴(kuò)展指令語(yǔ)意分

8、析。根據(jù)初始設(shè)置模塊的參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)用對(duì)應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，進(jìn)一步分析NC 程序，確定其各語(yǔ)句功能及相應(yīng)的加工進(jìn)度信息。如Funac oi-Ma 系統(tǒng)中G74表示鉆孔?？筛鶕?jù)所用戶使用的系統(tǒng)增加對(duì)應(yīng)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，擴(kuò)展采集系統(tǒng)所支持的數(shù)控系統(tǒng)類型。6)加工進(jìn)度信息分析。由幾何信息、加工信息、輔助信息、機(jī)床信息、刀具信息及輪廓信息等，確定NC 程序執(zhí)行時(shí)的工件加工進(jìn)度信息。7)嵌入加工進(jìn)度信息指令。根據(jù)工件加工進(jìn)度信息按2.4 所示格式在NC 代碼中增添宏指令。8)新NC 文件。形成新NC 文件，上傳至機(jī)床。2.3 數(shù)控程序工件進(jìn)度信息輸出在 NC 代碼中使用數(shù)控系統(tǒng)的外部輸出指令DPRNT, PO

9、PEN, PCLOS。翻開(kāi)指令POPEN，在數(shù)據(jù)輸出命令之前使用，以建立與外部設(shè)備輸入/輸出設(shè)備的鏈接。數(shù)據(jù)輸出指令DPRNT 指定需要的輸出數(shù)據(jù)。關(guān)閉指令PCLOS，在全部數(shù)據(jù)輸出指令已經(jīng)完成時(shí)使用，以解除與外部設(shè)備輸入/輸出的鏈接。2.4 嵌入數(shù)據(jù)格式2.4.1 工件的工藝規(guī)劃信息開(kāi)始2.4.2 工件的加工狀態(tài)信息加工進(jìn)度信息的組成方式：加工輪廓(加工類型)+刀具+開(kāi)始(停頓).粗(半精、精).子程序編號(hào)。其中粗加工( 半精、精) 、子程序編號(hào)可選，由設(shè)置的參數(shù)選擇添加。如FLAT*T01*STR*O0010 表示加工平面開(kāi)始，刀具號(hào)為01，使用子數(shù)控程序編號(hào)為0010。2.5 工件加工進(jìn)

10、度表示以工步為單位，構(gòu)造一個(gè)鏈表，不同結(jié)點(diǎn)描繪工件加工進(jìn)度的不同狀態(tài)信息。鏈表各結(jié)點(diǎn)的構(gòu)造，應(yīng)用實(shí)例及分析本文中，基于外部通信宏指令的數(shù)控加工進(jìn)度狀態(tài)信息采集系統(tǒng)在某FUNAC Oi-MA系統(tǒng)機(jī)床上進(jìn)展驗(yàn)證。加工的工件為一殼體，其構(gòu)造示意簡(jiǎn)圖如圖3 所示。4 完畢語(yǔ)針對(duì)具有外部通信宏指令的數(shù)控系統(tǒng)，提出了一種分析NC 代碼獲取工件加工進(jìn)度信息的新方法，并建立了數(shù)控程序中嵌入加工進(jìn)度信息的流程，據(jù)此，在加工過(guò)程中，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確獲取工件的加工進(jìn)度狀態(tài)。2)工件加工的進(jìn)度信息上傳至制造企業(yè)數(shù)據(jù)效勞器的數(shù)據(jù)庫(kù)，以數(shù)據(jù)形式共享，供其他系統(tǒng)動(dòng)態(tài)調(diào)用，進(jìn)步網(wǎng)絡(luò)制造系統(tǒng)中工件加工信息的透明度，可以給消費(fèi)管理者提供實(shí)